基于Haddon矩陣和ISM的人員密集場所踩踏事故風險分析

宋思雨，徐 克，尚 迪，張 貝，梁天瑞

(1.中國地質大學(武漢)工程學院，湖北 武漢 430074;2.湖北省安全生產監督管理局規劃科技處，湖北 武漢 430061)

隨著社會的發展，人民生活水平不斷提高，各種大型建筑拔地而起，也出現了越來越多的群體性活動，引起大量的人群聚集在某個公共場所，形成了人員密集區，如果對于人員密集場所的管理水平達不到要求，遇到偶發因素的擾動便會導致群死群傷的踩踏事故，造成惡劣的社會影響。“人員密集場所”最早是在2003年我國印發的《關于深入開展人員密集場所消防安全專項治理的實施意見》中首次提出，其主要指出了一些人員密集的室內場所，如影劇院、錄像廳、舞廳等，更多注重的是此類場所的消防規范，避免發生火災引起人員傷亡。隨后又有許多專家和學者對“人員密集場所”的具體定義進行了界定，但大體上都將50人作為人員密集場所的分界線。2014年跨年夜，我國上海外灘發生的踩踏事故造成了36人死亡、49人受傷；2015年沙特阿拉伯麥加朝覲者參加宗教活動時發生了嚴重的踩踏事故，共造成769人死亡、934人受傷。這些慘痛的事故教訓，讓人們對人員密集場所的關注不再僅僅停留于室內空間，室外場所也成為了重要的一部分。

近些年國內外學者對人員密集場所發生的踩踏事故進行了相關的研究。在國內，如何倩卉等[1]對人員密集場所安全標識的有效性進行了實例評估，應用模糊綜合評價法評估了4個典型人員密集場所的安全標識，并認為安全標識的顯著度、理解度和受眾感知度的增強更能實現對人群的管控；楊華等[2]對人員密集場所標識導視的設計進行了探討，采用元胞自動機模型模擬數據，從視覺傳達設計角度分析了標識認知、標識關注等與踩踏事故發生的關系，具有一定的參考價值;王起全等[3]通過大數據分析并建立了擁擠踩踏事故預警模型，其能在事故發生前進行監測、識別、診斷和評價，得出事故早期征兆，進而控制事故的持續發展;王丹等[4]采用元胞自動機模型模擬大型活動后人員的疏散情況，并由此判斷可能造成人群擁堵的地點和時間，進而建立了評估指標體系，實現對大型活動整體安全水平的評估；趙英等[5]以人員密集場所人群宏觀狀態為研究對象，構建了熵模型，通過人群狀態熵值的變化來反映人群的突變、擾動行為，進而實現了提前的風險預警。在國外，如Santos-Reyes等[6]應用事故樹和FIST模型對墨西哥舞廳踩踏事故進行了分析，找到了導致踩踏事故發生的主要原因，具有一定的參考價值。

上述研究都大致認定了人員密集場所踩踏事故所造成的危害，從各個角度分析了不同的管控措施所帶來的實際效果，并初步建立了踩踏事故風險預警模型。但對踩踏事故發生的機理未進行深入的剖析，且考慮踩踏事故發生的影響因素仍不夠全面，忽略了不同因素間的相互關系及其內在聯系，未挖掘出導致踩踏事故最根本的原因，使得管控手段有限，無法顯著地降低踩踏事故的風險。因此，本文通過引入Haddon矩陣來分析人員密集場所踩踏事故發生的全過程，并通過構建層次化的解釋結構模型(ISM)來分析影響因素間的相互關系，為實現有針對性的風險管控提供參考。

1 Haddon矩陣在踩踏事故中的應用

1.1 Haddon矩陣的概念

Haddon模型是美國人威廉哈登在1972年首次提出的，該模型最初只針對交通事故進行分析，而后被廣泛應用于傷害流行病學的研究，目前在各類傷害事故的預防和控制中都發揮了重要的作用[7]。Haddon矩陣是Haddon模型的一部分，該矩陣是由3個縱標目和4個橫標目組成的表格。其中，3個縱標目指事故發生的3個不同階段，即發生前、發生時、發生后；4個橫標目指4種不同的影響因素，即宿主因素(受傷害的人)、媒介物因素(傳遞能量至宿主)、物理環境因素(現場客觀的物理狀況)、社會環境因素(政治環境、監管、立法等)[8]。Haddon矩陣從事故發生階段和意外傷害事故發生的影響因素入手，從微觀到宏觀層面剖析了潛在的危險要素，展現了意外傷害事故發生的全過程，提供了一個完整的事故分析思路[9]。

1.2 Haddon矩陣的應用

人員密集場所的踩踏事故也是一種群體性的意外傷害事故，應用Haddon矩陣進行分析，能夠更全面地辨識出各種潛在的危險因素，以為后續的預防和管控提供合理的依據。本文通過查閱不同功能區踩踏事故的調查報告(上海外灘事故、云南昆明盤龍區小學踩踏事故、孟買火車站踩踏事故、寧夏清真寺踩踏事故等)，發現其涵蓋了大部分室內外人員密集型場所，所以據此建立的踩踏事故風險因素分析Haddon矩陣比較通用。本文通過統計踩踏事故發生的直接原因、間接原因及其所造成的傷害，按照3個階段、4個方面進行分析，建立了踩踏事故危險因素分析的Haddon矩陣，詳見表1。

表1 踩踏事故危險因素分析的Haddon矩陣

2 人員密集場所踩踏事故的風險因素分析

根據已建立的Haddon矩陣，可分別從事故發生前、事故發生時、事故發生后三個維度了解踩踏事故潛在的危險因素。本文對Haddon矩陣中所涉及的條目進行了整理，將其分為宿主因素、媒介物因素、物理環境因素和社會環境因素四大類共40個影響因素。為了進一步細化踩踏事故危險性影響因素，同時驗證提取的影響因素的合理性，消除影響因素間的冗余，本次邀請6個專家采用德爾菲法對40個影響因素進行了匿名決策，通過反復地填寫問卷最終專家達成一致意見，總結歸納出18個造成人員密集場所踩踏事故的風險因素，具體詳見表2。

表2 人員密集場所踩踏事故的風險因素

3 人員密集場所踩踏事故解釋結構模型(ISM)的構建

3.1 解釋結構模型(ISM)的基本理念

解釋結構模型法(Interpretive Structural Modelling method,簡稱ISM方法)是一種使用廣泛的系統分析方法。該方法的優點在于它能用層次化的結構模型將復雜系統問題直觀地表現出來，這樣有助于分析各因素之間的結構，并從中準確地辨識問題的關鍵因素[10]。

ISM方法首先要對各種風險因素進行分析，明確因素間的相互關系；然后根據因素與因素間的聯系，構造鄰接矩陣并生成可達矩陣；最后對可達矩陣進行分析，得到層次遞進的解釋結構模型。

3.2 人員密集場所踩踏事故解釋結構模型(ISM)的建立

建立人員密集場所踩踏事故解釋結構模型(ISM)的主要步驟如下：

(1) 構建鄰接矩陣：鄰接矩陣代表了要素間相互到達的情況，本文將表2中所列舉的18個風險因素分別編號為S1，S2，…，S18，根據18個風險因素制作問卷，邀請原來的6位專家識別各要素間的直接關系，并通過統計匯總各位專家的意見，最終確定每兩個要素之間的直接影響關系，從而構建鄰接矩陣A：

構建的鄰接矩陣A中的元素aij定義如下：

(1)

(2) 確定可達矩陣：可達矩陣代表系統各要素間經過一定的路徑可到達的程度，通過生成的可達矩陣可以清晰地判斷出因素間的直接與間接關系。可達矩陣M是在鄰接矩陣A的基礎上，將鄰接矩陣A與單位矩陣I進行相加，即(A+I)，然后進行(A+I)的冪運算，運算法則均采用布爾運算規則，直到滿足(A+I)K-1≠(A+I)K=(A+I)K+1時，矩陣M=(A+I)K即為所求的可達矩陣[11]。所生成的可達矩陣M中的元素mij定義如下：

因此，通過所生成的可達矩陣即可以找到各因素間的直接或間接關系。本文采用Matlab軟件求解可達矩陣M，其結果如下:

(3) 分解結構矩陣:對所求得的可達矩陣M進行結構性分析，將各個要素分配到不同層級。首先求出每個要素的可達集合R(Si)，即為可達矩陣M中要素Si對應的行中，mij=1的矩陣元素所對應的列要素的集合，代表著從要素Si出發可到達的要素的集合;然后求出每個要素的先行集合Q(Si)，即為可達矩陣M中要素Si對應的列中，mij=1的矩陣元素所對應的行要素的集合，代表著可以達到要素Si的所有要素的集合;最后求出可達集合與先行集合的交集R(Si)∩Q(Si),集合運算結果即代表因素間的相互關系，具體見表3。

表3 各風險因素間的相互關系

注：表中S1～S4即表示S1、S2、S3、S4，其他類似符號依此類推。

按照R(Si)∩Q(Si)=R(Si)的條件來對要素進行層級的逐層抽取，并對已確定了層級的要素(已經被抽取)則在可達矩陣M中刪除該因素所在的行和列，更新可達矩陣M，進行下一層級的抽取；以此類推，直到所有因素都被抽取完，最終確定層級，完成層次化處理[12]。

(4) 構建解釋結構模型(ISM)：根據表3，按照R(Si)∩Q(Si)=R(Si)的關系確定具體層級，得到以下5層層級：

第一層級：S4，S5，S7；

第二層級：S6，S10，S11，S12，S17；

第三層級：S1，S2，S3，S8，S9，S18；

第四層級：S13；

第五層級：S14，S15，S16

根據所劃分的層次，繪制人員密集場所踩踏事故的ISM，見圖1(為了更清楚地展現因素間的層次性，省略了部分越級關系)。

圖1 人員密集場所踩踏事故的解釋結構模型(ISM)

4 人員密集場所踩踏事故的風險機理與風險管控

4.1 人員密集場所踩踏事故的風險機理分析

由圖1建立的解釋結構模型可以看出，原有的18個風險因素被劃分為了5個層級，通過可達矩陣的可達途徑展現了其對踩踏事故發生所帶來的影響。

人群的擾動行為、現場的指示標志、人群的分流設施3個風險因素位于模型的最上層，其可能是導致踩踏事故發生最直接的原因。在人流密集的情況下，大量的人群往相同的方向有序前行，其發生踩踏事故的可能性不大，可一旦有部分人群發生異動，擾亂了人流的有序性，就會造成人群的混亂無序，各種人流相互擁擠，從而導致踩踏事故的發生。人群的擾動行為可能是多方面的，由謠言引起的恐慌會促使大量人員為了躲避災難而四向奔走，造成人群的擾動；為了搶購限量商品，人群出現的競爭性行為也會使得人群出現擾動，造成踩踏事故的發生。同時，在人流密集的現場如果缺少必要的指示標志，會使得人群缺乏正確的引導，一旦不慎走入死胡同，便會迅速聚集大量的人群，加劇人群的恐慌，形成異向的人流，并因此導致踩踏事故的發生。此外，必要的人群分流設施也可保證人群的有序性，避免由于爭搶而導致大量人員聚集在局部區域形成擁堵，從而發生踩踏事故。上述3個風險因素都可能會直接導致踩踏事故的發生，它們作為頂層的影響因素，必須做到嚴格的把控。

建筑結構失效、信息交流、氣溫、場地濕滑度、出入口數量5個風險因素位于模型的第二層級，其與第三、四層級的風險因素均處于模型的中間位置，且層級與層級之間存在遞進關系，可能是導致踩踏事故發生的間接原因。其中，建筑結構失效，如房屋結構的突然坍塌、通道出口的局部失效等都會影響人流的疏散，造成人群的高度密集，導致踩踏事故的發生；氣溫過高，會影響人的情緒，大量人群聚集會引發躁動，從而發生人群擾動行為；場地濕滑會加大人員摔倒的概率，在人群有序的前行過程中，若有人意外摔倒會影響人流的正常前行速度，從而發生人群擾動行為；出入口數量不夠，一旦需要對人群進行疏散時便會引起大量的人員聚集，人群由于恐慌行為互相爭搶，導致踩踏事故的發生；缺少必要的信息交流會使得管理者無法迅速采取措施，通過指示、標示的正確引導進行人群分流，同時人群與人群之間無法進行信息交流也會使得局部人群相互獨立，無法形成有序的疏導流，造成互相沖撞的意外狀況。

應急體系、通道的規范性、人群素質、人群年齡段、人群安全意識、活動方式6個風險因素位于模型的第三層級，照明缺陷位于模型的第四層級，其均會對第二層級的部分因素產生影響，產生風險的遞進關系，故其也是事故發生的間接原因。其中，責任單位的應急體系不完善，會導致信息交流的不及時，在發現大量人員聚集時不能及時對人群進行疏導；疏散通道不規范，高度不夠、寬度不夠或者違規堆放其他物品，會使得人群由于擁擠、碰撞引起建(構)筑物構件的失效，發生建筑物的局部垮塌、構筑物的墜落等，從而導致踩踏事故的發生；高素質人群的安全意識普遍較高，在面對可能發生的踩踏事故時，能做出正確的判斷，從而引導人流不發生聚集的情況；不同的活動方式也會吸引不同年齡段的人群，成年人在擁擠的人流中有更強的體質保護自己，而老人和小孩在密集人流中可能無法順應前行的速度，且容易在推搡下摔倒造成人群擾動,從而導致踩踏事故的發生，此外不同的活動方式也會對信息交流產生影響，大型的音樂會現場、競爭性的商品營銷處等這些嘈雜的場所很難及時地傳遞預警信息，防止踩踏事故的發生；照明缺陷主要影響疏散通道的安全性，沒有足夠的照明條件，對人群的疏散會造成很大的阻礙。上述12個風險因素雖不會直接導致踩踏事故的發生，但也是深層次上引發踩踏事故的原因，值得重視。

管理者的安全意識、管理者的應對能力、常規的安全檢查3個風險因素位于模型的最底層，其可能是發生踩踏事故最根本的原因。其中，常規的安全檢查通過觀察建筑物的結構是否穩定、疏散通道是否符合規范、現場照明條件是否滿足要求等，能夠及時地發現潛在的安全隱患，并通過隱患的排查與治理能夠防止意外事件的突然發生，而很多踩踏事故的發生也就是因為事先沒有做好風險評估，且缺少必要的安全檢查所造成的；此外，在人群因為擾動而趨于無序狀態時，管理者能否正確地引導則決定了是否會發生踩踏事故，管理者若能及時地制止人群的混亂狀態，告知人群正確的疏散信息，避免人群局部高度密集，這樣就能夠很好地控制事件的進一步發展，從而有效地避免踩踏事故的發生。

4.2 人員密集場所踩踏事故的風險管控

根據已建立的ISM可以發現，底層的風險因素與中間層的風險因素相互關聯進而逐步影響上層的風險因素，并由此導致踩踏事故的發生。因此，可考慮在嚴格把控直接影響因素的同時，通過控制底層影響因素，將整體的事故風險降低，從而做到合理化的風險管控。針對人員密集場所踩踏事故，本文提出的具體風險管控措施如下：

(1) 在所有可能發生人員聚集的場所應有明確的對于出口、避難場地等位置的引導標志，且應當位于醒目的位置，便于人群的觀察；在節假日或重要集會活動的當天，人群入口處應當設置分流設施，對密集的人流進行合理的引導，防止發生各種人群擾動行為。

(2) 有關管理部門要對人員密集場所安全疏散通道進行嚴格的檢查，達到國家規范性要求的才能通過審批；責任單位要編制完善的應急預案并到相關部門備案，必要時進行應急演練模擬事故的發生，以檢驗應急響應機制是否合理。

(3) 對管理者要進行嚴格的安全教育培訓，并要求管理者具有一定的危機應對能力，在面對緊急情況時能做出正確的判斷，必要時要進行應急演練，使得現場管理者對實際情況有所了解。

(4) 定期進行全面的安全檢查，并制定完備的安全檢查表；同時，對人員密集場所人群的承載量要進行風險評估，特別是在舉行大型活動的前夕，要對出入口處、主要活動地點的照明情況和建筑結構的穩定性等進行專業的排查，確保不發生踩踏事故。

5 結論與展望

(1) 本文通過引入Haddon矩陣，從事故發生前、發生時、發生后三個維度，對人員密集場所踩踏事故發生的全過程進行了剖析，判斷出了其導致意外傷害的各種原因。

(2) 根據Haddon矩陣對踩踏事故風險因素的分析，結合踩踏事故案例，歸納出影響踩踏事故發生的18個風險因素，將其分為了宿主因素、媒介物因素、物理環境因素、社會環境因素四大類，通過分析因素間的相互關系，得到了鄰接矩陣，從而進一步構建了ISM模型，對風險因素進行了結構化分析。

(3) 通過解釋結構模型(ISM)分析，得到了風險因素的層級關系，并考慮通過控制底層風險因素，即管理者的安全意識、管理者的應對能力和常規安全檢查來遏制踩踏事故的發生，以降低人員密集場所踩踏事故發生的可能性。

(4) 本文在解釋結構模型(ISM)構建鄰接矩陣的過程中，對影響因素之間的相互關系判斷上仍存在瑕疵，這對模型形成層次化的結構有一定的影響，若能采取更科學的方法確定鄰接矩陣，相信能夠更好地完善分析模型，實現有針對性的風險管控。